机械臂自动OCT扫描仪

美国杜克大学的生物医学工程师和眼科医生们设计了一种无需操作的自动式标准桌面光学相干断层扫描（OCT）扫描仪。研究小组认为，这种扫描仪有望给初级保健部门和急诊部门带来宝贵的技术。

在概念验证演示中，安装在机械臂上的扫描仪能在10秒内生成可与标准台面式系统媲美的角膜、视网膜图像（文章见：Nature Biomedical Engineering, doi: 10.1038/s41551-021-00753-6）。

图1 杜克大学发明了一种安装于机械臂上的新型光学相干断层扫描扫描仪，扫描仪可自动与患者的眼睛对齐

消除手持仪器颤抖，耐心运动

OCT是一种3D成像技术，用来生成眼睛内部解剖结构的微米级图像。这项技术彻底改变了老年性黄斑变性、糖尿病性视网膜病变和青光眼等眼病的诊断和监测。然而，由于OCT扫描的台面设备体积庞大，且必须由训练有素的眼科摄影师进行操作，因此通常仅能在专科诊所中使用。

杜克大学的研究人员希望，通过自动化整个成像过程，能让每位患者都能亲自定期接受OCT的眼科检查。自动化OCT工作设备包括固定在机械臂左右的两个3D摄像机，用于协助安装于眼睛前方机械臂上的OCT扫描仪定位。一旦机械手臂靠近眼睛，手臂上灵敏度更高敏感的摄像头就能将OCT扫描仪与瞳孔精确对齐。即使病人移动头部，机械臂也能用主动跟踪技术使扫描仪与瞳孔保持对齐。

本文主要作者Mark Draelos说，“机械臂赋予手持OCT扫描仪的灵活性的同时，避免了操作员手抖的问题。在此过程中，如果病人移动，机械臂也将随之移动。只要将扫描仪维持在对准目标位置一厘米内，就可得到媲美台面式扫描仪的高质量图像。”每只眼睛的扫描10秒内即可完成，整个对齐、扫描和成像过程大约需要50秒。

概念验证演示

杜克大学的研究人员设计了主动跟踪角膜和视网膜的扫描振镜，用于概念验证实验。首先，他们用光学模拟，评估了各OCT扫描振镜的图像质量。然后，他们用模型和独立个体测量了扫描振镜的主动跟踪能力。

结果显示，两个扫描振镜产生的图像足以用于角膜和视网膜检查中。同时，在经过扫描后对运动伪影的处理修正后，对模型和独立的个体的主动跟踪精度也达到了目标需求。

最后，研究人员在完全不借助操作人员的情况下，在拥有健康眼镜的5人身上测试了全自动OCT角膜和视网膜成像。结果仍然非常正面，得到了人角膜和视网膜的清晰图像。一位专家对全自动扫描的图像质量进行了评估，认定杜克大小扫描仪的性能能够与目前的桌面OCT系统相媲美。

设备缺陷和下一步计划

虽然演示和专家评价都给出了正面结果，但研究人员意识到，这一自主OCT扫描系统最大的局限性在于视网膜扫描的图像分辨率、以及有限的视野。该团队目前专注于扫描仪的改进，以追求早日在初级保健办公室和急诊部门应用此项技术。